PDX药物遴选：真正的“癌症个性化治疗”，未来资本的青睐

长长的路

据统计，我国每年新增癌症病例300多万例，220万人死亡，每分钟有6人被诊断为恶性肿瘤。癌症发病率排在前5位的，在男性中分别为肺癌，胃癌，肝癌，食管癌和大肠癌；女性中分别为肺癌，乳腺癌，胃癌，大肠癌和肝癌。在中国排在最前面的致癌因素分别是环境因素、慢性感染、吸烟等。

在老百姓的印象中，诊断出癌症基本上就是判了死刑，目前全国癌症病人5年的总体生存率约为30%左右。我们还经常听到这样一种说法，“有些癌症病人是被治死的”。为什么会有这样的说法呢？在中国，对于肿瘤住院病人，最多采用的治疗手段是手术、放疗和化疗（药物治疗）。癌症病人用药遵循一定的标准治疗规程（SOC），包括一线、二线和三线四线用药等。然而，与病原菌引起的疾病不同，肿瘤的发生是由于自身细胞的基因突变造成的，也是非常个性化的。可以说没有两个人的肿瘤是一样的，这就决定了癌症治疗用药也不能像抗生素那样简单。每种药物针对的靶点或作用机制虽然是确定的，但用到非常个性化的癌症病人身上，药物的有效性就不是那么容易预测了。对某个病人有效的药物，对于另一个看似同样癌症的病人可能完全没有效果。所以，虽然医生在治疗过程中遵循了SOC，但也有可能因为药物无效而让病人错过宝贵的治疗时机。所以，说部分癌症病人是被治死的也是有道理的。人不是小白鼠，生命只有一次机会，用错一次药或是用的药没有效果，就会付出不可挽回的生命代价。免疫治疗药物anti-PD1抗体在黑色素瘤治疗中的确定疗效引发了类似药物的研发热潮，但实际上也只有20%的的黑色素瘤被治愈。对任何一个病人来讲，哪怕一种药物在80%的病人身上有效，而万一自己是那20%药物无效病人中的一个呢？对病人而言，有效和无效都是非黑即白的，是不能把自己的生命寄托在一个统计数据上的。所以，个性化治疗就成了一个非常值得期待的事情。

一提起个性化治疗，大家想到的基本上都是基因测序。通过对肿瘤DNA进行深度测序，找到突变基因，再针对突变基因选择合适的靶点药物，比如针对ALK、MEK、EGFR等的靶点药物，是大家印象中的个性化治疗。但是这个印象可能不是准确的。首先，绝大部分的癌症并不是单纯的由这些突变导至的，而更可能是多基因突变促成的，尤其是在中国这样一个环境污染严重的地方；第二，绝大部分的肿瘤组织是异质性程度很高的细胞群，也就是说，是由各种不同基因突变细胞组成的；第三，即使是能够发现比较单一的基因突变，靶向药物也不是100%有效的。所以，测序距离真正的癌症个性化治疗还是有一定的距离的。这类似于O2O或电商里的最后一公里问题，而这最后一公里就应该由PDX来完成。

所谓PDX，就是将人的组织（咱们这里就专指肿瘤组织吧）移植（接种）到小鼠体内（Patient-Derived xenograft），这种带有人肿瘤组织的小鼠就叫PDX。我们知道，因为免疫排斥，一个物种是不能接受其它物种的组织器官的。因此，人的肿瘤组织也不能移植到普通小鼠体内，否则就会被小鼠的免疫系统排斥掉。要想做成PDX，就需要先将小鼠的免疫系统破坏掉，做成免疫缺陷小鼠。而且，小鼠免疫缺陷的程度越高，对病人肿瘤的接受程度越高，成瘤率也就越高。几十年前，就有科学家将人的原代肿瘤（即直接从病人身上取下来的新鲜肿瘤）接种到裸鼠（nude mice）身上，虽然有成功，但成瘤率很低，这是因为裸鼠只是T细胞缺失。随后，科学家开始使用SCID或NOD-SCID小鼠，因为SCID小鼠没有T和B细胞，也就是说它既没有细胞免疫，也没有体液免疫，所以相比裸鼠，成瘤率也大大提高。但这个小鼠还是保留了一部分免疫性状，比如有自然杀伤细胞（NK细胞）。最近几年，一种叫NSG的小鼠开始被用于PDX制备。NSG是在NOD-SCID的基础上，又缺失了IL-2受体gamma亚基（IL2Rg）基因。因为IL2Rg同时也是其它一些重要的免疫细胞因子（IL-2， IL-4， IL-7， IL-9， IL-15， IL-21等）的受体亚基，这就使得这个小鼠的免疫系统基本丧失掉了，同时也没有了NK细胞。所以，NSG小鼠是目前已知免疫缺陷程度最高的小鼠，在NSG小鼠上的成瘤率也远远好过NOD-SCID和裸鼠。而且，跟NOD-SCID与裸鼠相比，基于NSG小鼠的PDX更好的保留了人肿瘤组织的异质性以及基因表达谱，也就是说更接近病人的肿瘤特性。在这样的PDX模型上遴选出来的有效药物和药物组合，就能够直接用到病人身上，达到指导用药的作用。那到底怎样用PDX来遴选有效药物呢？

首先是医生在为癌症病人做手术的时候，可以将从病人身上取下的肿瘤块儿，在实验室里被切成小块儿，再移植到免疫缺陷小鼠的皮下（一般接种2-4个点）。一般情况下，肿瘤越新鲜越好，也就是说，从医生取下肿瘤到小鼠接种之间的窗口期越短越好。经过几周的时间，肿瘤块儿会在小鼠体内长大。然后再将这些肿瘤块儿收集并继续切成小块儿，放到更多的免疫缺陷小鼠体内，这样就得到了足够数量的可用于药物遴选的PDX小鼠。在不同的时间段，给这些PDX小鼠分别用不同的药物或药物组合，观察哪种药物可以抑制或杀死肿瘤，并将这个结果给医生，从而给医生提供用药指导。同时，这些肿瘤块儿也可以通过液氮冻存的下来，用于医药企业进行新药研发。

药物研发公司为一直在为癌症药物研发进行着巨大的投入，然而，再好的新药也只是对一部分癌症病人有效，而且，癌症的种类也远远多过我们能够预测的。很多时候，对于医生来讲，面对一个癌症病人，可选择的药物不是太少，而是太多，导至无从选择。比如，尽管都是肺癌，可能发病机制完全不同。相反，看似不同的癌症，其分子机制也可能是一样的。也有的时候，即使是看似同样的发病机制，因为有其它机制的参与，不同病人也会对某个药物产生不同的反应。既然已经有这么多的癌症药物，而我们又不愿意把病人当作小白鼠，所以，我们可以用PDX来帮助医生遴选出最佳药物，从而为病人找到最合适的治疗方案。这些PDX小鼠也可被称作病人的“试药小鼠”。大量研究已经证明，在“试药鼠”上有效的药物，在病人身上同样有效。

尽管大家承认，“试药鼠”是药物遴选的最好工具，也是实现“癌症个性化治疗”的最完美方式。但也有不少专家认为现在将PDX广泛用于癌症个性化治疗还为时过早，主要有以下两个因素：一是时间，二是价格（尤其是在美国，目前保险公司还不支付PDX药筛的费用）。

在时间方面，整个过程也许要3-6个月，有些病人可能会等不及这个结果出来就会离开人世。但也会有很多病人会等到结果，并从中受益延长寿命。而且，因为肿瘤在NSG小鼠上长得更快，并且无论是在成瘤率还是保持人肿瘤组织的异质性方面，NSG小鼠也更有优势，所以相信可以在更短的时间内，更高效地为病人遴选到最好的药物。如果将测序（缩小筛药范围）和“验药化身”结合起来，就能够使药物遴选进程更快，真正帮助病人，延长病人寿命。

另外一个就是价格。从国外的报价来看，从PDX制备到完成药物遴选，一般收费在4-6万美元。在保险公司不支付这笔费用的情况下，的确是一个巨大的家庭负担。而在国内，如果利用国内的规模化、低成本优势，相信可以将价格降低到10万元人民币以下。在进入医保之前，对于很多家庭来讲，用这个费用来换取自己或家人的生命，我想这也是很多人愿意承担的。

时间和价格是医生和病人关心的。而对于提供这方面服务的企业来讲，要做好“试药鼠”，必须要有最好的工具小鼠。上面提到，目前最好的小鼠是NSG小鼠。美国Jackson lab是国外NSG小鼠的主要供应商，但该小鼠不在中国出售。国内也有公司已经开发出自己的NSG小鼠并实现了规模化供应，比如百奥赛图的B-NSG小鼠。JAX的NSG小鼠是通过回交的方式，将129／B6遗传背景的IL2Rg突变回交到NOD-SCID背景上，目前还在继续回交过程中。而百奥赛图则是通过直接在NOD-SCID小鼠上将IL2Rg基因全部敲除，获得了纯系NOD背景的B-NSG小鼠。百奥赛图的大规模动物生产能力，也保障了能够为客户长期提供高质量低成本的B-NSG小鼠。同时，百奥赛图正在进行下一代B-NSG小鼠的研发，比如，在B-NSG小鼠的基础上进行更多的基因修饰，加上各种人源化细胞因子，从而提高成瘤率，缩短肿瘤生长时间。

PDX药物遴选，是真正的“癌症个性化治疗”，同时，也是一个很好的商机。国外已经有公司（ChampionsOncology，Oncotest等）通过这种方式帮助肿瘤病人遴选最合适的药物或药物组合。在国内，也有多家有PDX经验的公司正在进入这个领域，并有很多创业企业已经或准备进入这个领域。这个趋势之所以逐渐明朗，第一，随着成瘤率逐步提高，成瘤时间缩短，药物遴选标准化流程（SOP）的完善，可以加快遴选速度并及早给出治疗方案；第二，如果将收费降低到10万元以下，以中国的人口基数，将是一个很大的市场；第三，这个市场容量巨大，容得下多家公司涉足。而将测序和“验药化身”结合起来的第三方临检机构将有巨大市场前景和想像空间。

总体来讲，我认为在2年的时间内，这个将会出现很多公司，并获得投资公司的青睐。

来源：科学网沈月雷博客